乙二醇活性炭過(guò)濾器的改造

文四名，溫凌云，范玉濤，韓福泉，何宇頡，李英雪，翁乙友，瞿強(qiáng)，左萌萌

（塔里木油田公司，新疆 庫(kù)爾勒 841000）

乙二醇活性炭過(guò)濾器的改造

文四名，溫凌云，范玉濤，韓福泉，何宇頡，李英雪，翁乙友，瞿強(qiáng)，左萌萌

（塔里木油田公司，新疆 庫(kù)爾勒 841000）

通過(guò)分析乙二醇加注泵停泵原因，改變了乙二醇過(guò)濾的思路。在該思路下停用活性炭過(guò)濾器并將其改造為機(jī)械過(guò)濾器后，乙二醇過(guò)濾效果良好，加注泵停機(jī)率減少，大幅降低了員工維護(hù)勞動(dòng)強(qiáng)度，保證了產(chǎn)品穩(wěn)定生產(chǎn)。改造成功實(shí)現(xiàn)設(shè)備廢舊利用，節(jié)約了生產(chǎn)成本，實(shí)現(xiàn)了效益最大化。

乙二醇；過(guò)濾器改造；加注泵

塔里木油田公司天然氣處理工藝流程中采用J-T閥節(jié)流制冷對(duì)天然氣進(jìn)行脫水、脫烴處理。處理后的天然氣輸送到下游進(jìn)行其他工業(yè)生產(chǎn)。為防止含有飽和水的天然氣隨溫度降低形成水合物，塔里木油田公司選用乙二醇作為抑制劑，通過(guò)向天然氣處理工藝流程中注入乙二醇，達(dá)到抑制水合物生成的目的。為了保證乙二醇在使用過(guò)程中的清潔，使用了活性炭過(guò)濾器對(duì)其過(guò)濾，過(guò)濾后的乙二醇經(jīng)泵加注到乙二醇再生系統(tǒng)。

1 乙二醇系統(tǒng)運(yùn)行現(xiàn)狀

乙二醇系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中加注泵一直存在著故障停機(jī)情況，但近期停機(jī)率越來(lái)越高，嚴(yán)重影響全廠系統(tǒng)的平穩(wěn)運(yùn)行。圖1是加注泵故障停機(jī)次數(shù)統(tǒng)計(jì)，從圖1可以看出，2011年1-5月平均每月加注泵故障停泵接近4次,即平均只能連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)168 h就停泵，故障率較高。

2 原因分析

乙二醇加注泵屬于屏蔽泵。屏蔽泵是一種無(wú)密封泵，泵和驅(qū)動(dòng)電機(jī)都被密封在一個(gè)被泵送介質(zhì)充滿(mǎn)的壓力容器內(nèi)，此壓力容器只有靜密封，并由一

個(gè)電線組來(lái)提供旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)并驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子。

圖1 乙二醇加注泵故障停機(jī)次數(shù)Fig.1 The outage rate of glycol filling pumps

這種結(jié)構(gòu)取消了傳統(tǒng)離心泵具有的旋轉(zhuǎn)軸密封裝置，故能做到完全無(wú)泄漏。乙二醇加注泵工藝流程簡(jiǎn)圖如圖2。

圖2 乙二醇加注泵工藝流程Fig.2 Glycol filling pump process chart

通過(guò)查找乙二醇加注泵工藝流程，發(fā)現(xiàn)加注泵上游流程的活性炭過(guò)濾器過(guò)濾效果差，過(guò)濾出的雜質(zhì)很少，但是加注泵入口過(guò)濾器堵塞嚴(yán)重。據(jù)此分析造成加注泵停機(jī)的原因是乙二醇在再生塔內(nèi)高溫條件下易積炭，活性炭過(guò)濾器對(duì)產(chǎn)生的炭顆粒雜質(zhì)過(guò)濾效果差；再加上活性炭炭顆粒易碎，產(chǎn)生的顆粒雜質(zhì)堵塞入口過(guò)濾器，造成乙二醇加注泵入口來(lái)料大大降低導(dǎo)致停泵。

3 方案實(shí)施

針對(duì)乙二醇加注泵來(lái)料入口堵塞導(dǎo)致停機(jī)的原因，前期我們也做了相應(yīng)的處理。比如通過(guò)增大加注泵入口過(guò)濾器濾子，提高其自清洗效果，不過(guò)該方法也只能短期解決入口過(guò)濾器堵塞問(wèn)題。我們還準(zhǔn)備棄用活性炭過(guò)濾器，使用機(jī)械過(guò)濾器，但是考慮到購(gòu)買(mǎi)機(jī)械過(guò)濾器成本高的因素，決定利用活性炭過(guò)濾器的結(jié)構(gòu)將其改造成機(jī)械濾網(wǎng)式過(guò)濾器，提高過(guò)濾效果。

過(guò)濾器結(jié)構(gòu)中最重要的是濾網(wǎng)的孔徑，孔徑太大起不到過(guò)濾效果，太小又增大了流動(dòng)阻力，影響泵的上量。濾網(wǎng)選擇結(jié)合石油化工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和生產(chǎn)實(shí)踐，最佳的濾網(wǎng)目數(shù)為35~60目；根據(jù)乙二醇加注泵（屏蔽泵）口環(huán)間隙0.35~0.38 mm、葉輪間隙0.41~0.43 mm，顆粒雜質(zhì)直徑301 μm以上，選擇50目=300 μm，具有最佳的流通性和攔截過(guò)濾效果[1]。表1是濾網(wǎng)目數(shù)與孔徑的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

表1 濾網(wǎng)目數(shù)與孔徑對(duì)應(yīng)關(guān)系Table 1 The relationship between filter mesh and aperture

4 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

得到濾網(wǎng)孔徑數(shù)據(jù)后，還需要考慮濾網(wǎng)的流通面積、安裝方式，以便達(dá)到最優(yōu)的過(guò)濾效果。考慮到乙二醇貧液的流速不大，因此濾液的流動(dòng)一般屬于層流狀態(tài)，根據(jù)哈根-伯肅葉公式[2]：

式中:u—濾液的流速；

μ—濾液的粘度；

d—濾餅小孔道的直徑；

l—濾液在濾餅中通道的長(zhǎng)度；

ΔP—過(guò)濾器前后壓差；

V—單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)的體積；

S—乙二醇在過(guò)濾器內(nèi)的通過(guò)面積（過(guò)濾面積）；

r—過(guò)濾器底部半徑；

α—濾板與水平面的傾斜角度。

由上式，根據(jù)目前已知系統(tǒng)參數(shù)u，μ，V，d，r，α，可知ΔP與S成反比，依此可計(jì)算出濾板從水平放置到傾斜放置面積變化與所需最小壓差的關(guān)系，如表2。

表2 濾板面積與最小壓差關(guān)系Table 2 The relationship between the filter plate area and the minimum differential pressure

根據(jù)表2可以發(fā)現(xiàn)濾板垂直放置時(shí)所需要的壓降僅為0.043 MPa，由于目前站內(nèi)過(guò)濾器前后最大允許壓差為 0.1 MPa，再考慮原活性炭過(guò)濾器內(nèi)部容積，所以選用濾板垂直放置的結(jié)構(gòu)方式能夠滿(mǎn)足工藝需求。

根據(jù)計(jì)算結(jié)果，濾板最優(yōu)孔徑為300 μm=50目，安裝形式采用6 mm厚的1.5 m2鋼板做成卷筒垂直安裝，其安裝結(jié)構(gòu)如圖3。

圖3 改造后的過(guò)濾器結(jié)構(gòu)Fig.3 The new filter structure

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)停用活性炭過(guò)濾器，并將其改造為機(jī)械過(guò)濾器后，乙二醇過(guò)濾效果良好。乙二醇加注泵停泵次數(shù)每月由平均4次降到0次。加注泵停機(jī)率減少，大幅降低了員工維護(hù)勞動(dòng)強(qiáng)度；保證了天然氣產(chǎn)品穩(wěn)定生產(chǎn)；通過(guò)改造成功實(shí)現(xiàn)設(shè)備廢舊利用，節(jié)約了生產(chǎn)成本，實(shí)現(xiàn)了效益最大化。

［1］崔楓磊, 李廣佳，杜付. 大型雙流機(jī)械過(guò)濾器存在問(wèn)題的研究[J].機(jī)械設(shè)計(jì), 2001（4）: 59-60.

［2］ 黃衛(wèi)星, 李建明, 肖澤儀. 工程流體力學(xué)[M]. 北京:化學(xué)工業(yè)出版社, 2009: 93-94.

［3］ 范悉功. 活性炭過(guò)濾器尺寸的選定[J]. 西南給排水, 2000（1）: 32-33.

［4］ 李丹. 高效過(guò)濾器在化學(xué)水處理中的應(yīng)用[J]. 民營(yíng)科技, 2009（12）:45.

［5］鄭光儒. 活性炭的性質(zhì)與應(yīng)用[J]. 化學(xué)世界, 1967（6）: 257-261.

Transformation of Activated Carbon Filters for Ethylene Glycol

WEN Si-ming，WEN Ling-yun，F(xiàn)AN Yu-tao，HANFu-quan，HEYu-jie，LI Ying-xue，WEN Yi-you，QU Qiang，ZUO Meng-meng
（PetroChina Tarim Oilfield Company, Xinjiang Kuerle 841000，China）

Through analyzing reasons to cause glycol injection pumps stop, ideas about filtering ethylene glycol was changed, activated carbon filters were abandoned, and they were transformed into mechanical filters.The operation results show that the mechanical filter has good filtration efficiency for ethylene glycol, the outage rate of pumps has been decreased, which significantly reduce the labor intensity of the production staff and ensure stable production. The transformation saves the production cost to achieve maximum benefit.

Glycol; Filter transformation；Injection pump

TE 644

B

1671-0460（2012）05-0482-02

2012-02-15

文四名（1986-），男，四川眉山人，助理工程師，2009年畢業(yè)于西南石油大學(xué)電子信息科技學(xué)院自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)，從事自動(dòng)化維護(hù)工作。E-mail：wensimg@sina.com。